Litium är en viktig komponent i batterier, och efterfrågan på grundämnet ökar snabbt med antalet nya elbilar. Världens litiumgruvor kan vara tömda inom några decennier, men ny teknik kan ge oss tillgång till 5 000 gånger mer litium än vad som finns under marken.
Den outnyttjade litiumkällan är havsvatten. Det innehåller bara 0,00002 procent litium, men våra hav är enorma, och det totala litiuminnehållet i världshaven är därför cirka 180 miljarder ton.
Utmaningen är att det har varit alldeles för komplicerat och dyrt att utvinna litium från havsvatten, men nu har forskare från King Abdullah University of Science and Technology (KAUST) i Saudiarabien utvecklat ett membran som kan ge tillgång till de stora mängderna litium som finns i havet.
Litium är en viktig komponent i litiumjonbatterier i exempelvis elbilar. Ett elbilsbatteri innehåller cirka 12 kg litium.
Membranet består av litium-lantan-titanoxid eller bara LLTO, och hålen i membranets kristallstruktur är exakt tillräckligt stora för att låta litiumjoner passera.
Elektrisk spänning gör att positivt laddade litiumjoner söker sig från en kammare med havsvatten genom LLTO-membranet till en närliggande kammare med en kopparkatod. Negativt laddade joner söker sig samtidigt genom ett så kallat anjonbytarmembran till en tredje kammare med en platina-anod.
Vattnet från kammaren med kopparkatoden "destilleras" ytterligare fyra gånger i apparaten, och slutligen är koncentrationen av litium i vattnet så pass hög att det åtråvärda elementet kan extraheras med känd teknik.
Processen kräver naturligtvis energi, men experiment visar att det bara kostar cirka 76 kWh att extrahera ett kilo litium. Kostnaden för att producera 76 kWh el är cirka 57 kronor – mindre än världsmarknadspriset för ett kilo litium.
Men LLTO-metoden producerar inte bara litium. Väte och klor, som också är värdefulla grundämnen, kan utvinnas från katoden respektive anoden, och processen avlägsnar även salt från vattnet vilket gör att det kan användas som dricksvatten.
Avsaltning av havsvatten är en viktig del av sötvattenförsörjningen i många delar av världen.
Nästa steg blir att testa LLTO-metoden i större skala och längre fram bygga en produktionsanläggning.